二氧化氯的制备方法?拜托了各位 谢谢
目前,氧化法主要集中在以NaClO2为原料发生ClO2。其方法主要有酸化法、Cl2氧化法、过硫酸根离子(S2O82—)氧化法、电化学法和有机物或过渡金属(如Fe3+)氧化法等,其中大多数发生技术使用的是氧化过程。在这种过程中以氯氧化法居多。 (1)氯氧化法[21]。该法是用氧化剂Cl2或HClO氧化NaClO2或在酸性介质中使NaClO2自身发生氧化还原反应生成ClO2。国外水厂多数采用此法发生ClO2,其反应式: Cl2+2NaClO2→2ClO2↑+2NaCl 或2NaClO2+HClO+HCl→2ClO2↑+2NaCl+H2O 氯氧化法的特点是一次性投资少,操作简便,容易控制,制取的ClO2纯度高,副产物少。但它的反应速度慢、耗酸量大、成本较高,对设备条件要求苛刻,一般只适于实验室和小规模生产。NaClO2昂贵,决定了ClO2的生产成本较高,一般是氯酸盐法的3倍左右。 20世纪70年代初期,奥林自来水公司根据其前身纽约尼亚加拉瀑布市马蒂逊(Mathieson)碱厂的前期工作进行了实验室研究和现场试验,而且完备了以亚氯酸钠为原料制备ClO2的方法。 (2)酸化法发生ClO2[22]。NaClO2在酸性条件下,ClO2—以可测量的速率稳定地分解成ClO2、ClO3—和Cl—,反应议程式: 5NaClO2+4HCl→4ClO2↑+5NaCl+2H2O 目前,酸化法主要采用盐酸或硫酸/NaClO2体系发生ClO2。这种发生器技术是让酸(盐酸或硫酸)与亚氯酸钠NaClO2溶液在空气(或氯气)流下反应并吹出,由水射器将生成的ClO2送至消毒系统。该法工艺简单,操作方便。但该法的缺点是反应速率慢,酸量大,产生的废酸多,副产一定量的Cl2,影响ClO2的纯度,给ClO2的应用带来了麻烦。 南京华浦公司通过加入催化剂以增加其产率,其ClO2占有效氯的比例比国内其他同类发生器高出30%。另有人用苯、四氯化碳有机溶剂提取ClO2,提取率比传统方法高15%。也有人用NaClO2与强酸性及还原性有机酸制取ClO2,在90~95℃下反应30min,产率>90%,产品质量分数为98%~99%。 (3)过硫酸盐氧化法。采用过硫酸钠/NaClO2体系发生ClO2。过硫酸钠(又称过二硫酸钠)Na2S2O8,与亚氯酸钠溶液反应生成ClO2: 2NaClO2+Na2S2O8→2ClO2↑+2Na2SO4 目前,德国基罗化学公司(Kyro Chem)用过硫酸钠和亚氯酸钠为原料已开发和生产出液体的和固体片剂及粉状产品,该产品是制备ClO2的革新产品。其中用片剂和粉剂现场配制或发生ClO2操作容易,片剂只要溶于水即可。由于片剂等效比率,所以无需测定剂量。在实际处理过程中,只要用一定数量的片剂溶于一定体积的水中,便可获得一定浓度的ClO2溶液,用于消毒系统中。 2.3 电解法 电解法是以氯酸钠或氯化钠为原料,采用隔膜电解技术制取ClO2,所用的电解液可以是食盐溶液、亚氯酸盐溶液和氯酸盐溶液。电解过程中,在阴极制得烧碱溶液和氢气,阳极获得ClO2、氯气、过氧化氢及臭氧的混合物。美国虎克公司和Tetravalent公司分别获得该项技术专利。 电解法制取ClO2设备复杂,生产成本高,产气量不稳定,故障率高,耗电量大,影响了该法的推广和应用。国内有四川雅安中竹纸业有限责任公司用联合电解法生产ClO2[23-26]。 3 稳定性ClO2产品的制备 由于ClO2的稳定性差,受光和受热极易分辨,一般情况下现配使用,大大限制了ClO2的应用。20世纪70年代初,美国开发成功了稳定性ClO2,销售遍及欧美和亚洲。80年代末,该产品进入我国。 稳定性ClO2是在ClO2在基础上经过特殊加工而制成的化合物或混合物。稳定性ClO2无色、无味、无腐蚀性、不挥发、不分解、性质稳定,便于储存和运输,使用安全,是一种选择性较强的氧化剂。其工艺流程:原料混合→酸化→ClO2吸收→成品→储存使用。 目前市场上常见的稳定性ClO2产品有液态和固态两种。液态稳定ClO2是用硫酸钠或过碳酸钠、硼酸盐、过硼酸盐等惰性溶液为吸收剂直接吸收,可制得含ClO2质量分数>2%的稳定性ClO2。用作固态稳定性ClO2产品的吸附剂,要具有较高的吸附能力、较大的比表面和较小的粒径,常用的该类吸附剂有硅胶、硅酸钙、硅藻土、滑石粉、分子筛、活性炭等。吸附剂的pH最好在8.5~9.0,以避免吸附的溶液过早分解,释放出ClO2[27~29]。 4 ClO2发生技术的发展趋势 发展ClO2新的发生方法,使其成本显著下降,同时使ClO2收率、纯度令人满意,是加快和促进ClO2在我国水处理等领域的大面积推广应用的基础。ClO2的制备技术发展有三种趋势: (1)降低成本,对反应器进行改造,设计更合理的单室法反应器,将反应、蒸发和结晶一体化。 (2)减少投资,减少硫酸消耗,减少废液的排放,简化流程。自氯酸盐法制备ClO2系统问世以来,系统中的酸性芒硝处理问题一直是个难题。已有一些方法可以明显降低芒硝产量,如勒季组合工艺,制备ClO2系统几乎无芒硝产量,解决了ClO2制备的老大难问题。单室法(SVP)是SVP-GLS工艺是在SVP—HP的基础上,将工艺中产生的芒硝电解为硫酸和烧碱,硫酸可循环回发生器继续重复使用。 (3)使用廉价易得的还原剂以降低成本。以糖类为还原剂发生ClO2的新方法(HJL法),利用蔗糖与氯酸钠和硫酸,在适当条件下发生ClO2。此法的突出优点是成本低、药剂转化彻底、产品纯度高。稳定性ClO2目前的研究多集中在稳定剂的选用方面,发展趋势是高浓度、高稳定性、缓释和降低成本。 发达国家应用ClO2以每年7%的速率递增。到目前为止美国已有400多家水厂应用ClO2,欧洲有数千家。我国ClO2的市场需求潜力也很大。随着人们对环境质量和卫生保健的要求不断提高,作为新型漂白剂、保鲜剂、消毒杀菌剂的ClO2必将具有十分广阔的市场,所以加快ClO2生产工艺及其应用的研究具有非常重要的现实意义。 我国对ClO2的研究起步较晚,国内ClO2企业小而分散,多是引进或仿制国外技术,而对生产工艺没有重大改进,因此,尽快开发出具有自主知识产权特色的ClO2发生技术是目前企业和科研机构面临的重要问题。
看了你提到的这种方法,其过程与国家环保总局颁布的总氮测定方法(GB 11894-89 1990-07-01实施)基本相同。该方法是目前在总氮测定中,灵敏度及准确性最高的方法。但缺点是:不能用于测定含氮量较高的样品。
凯氏法测定主要用于含氮量较高的样品中。主要原因是测定灵敏度不是很高。
二步法先由合成气制取甲醇,然后将甲醇在催化剂下脱水制取二甲醚。以前主要采用硫酸作催化剂,现在大多采用由γ-Al2O3/SiO2制成的ZSM-5分子筛作催化剂,性能优良,选择性好,故能制备出高纯的二甲醚,还能避免污染。
一步法由合成气直接制取二甲醚,包括合成气进入反应器内同时完成甲醇合成与甲醇脱水两个反应和水-煤气变换反应,产物为甲醇与二甲醚的混合物,混合物经蒸馏分离得二甲醚,未反应的甲醇返回反应器。一步法多采用双功能催化剂,一般由两类催化剂混合而成,其中一类为合成甲醇催化剂,另一类为甲醇脱水催化剂。合成甲醇催化剂包括Cu-Zn-Al(O)基催化剂,如BASF、S3-85和I-CI-512等。甲醇脱水催化剂有氧化铝、多孔SiO2-Al2O3、Y型分子筛、ZSM-5分子筛、丝光沸石等。一步法根据反应器类型分为固定床和浆态床两种。
根据反应过程的相态和工艺特点来分,合成气一步法制二甲醚工艺主要有两相法和三相法之分。两相法又称气相法(GPDME),三相法又称液相法(LPDME)。
两相法又称气相法(GPDME) 汽化二甲醚
三相法又称液相法(LPDME) 甲醇二甲醚
二甲醚及其生产方法2008-05-09 来源:百度贴吧
核心提示:甲醚(DME)是一种无色气体,具有轻微的醚香味,室温下的蒸气压力约为0.5 MPa,它与液化石油气的物理性质很相似 。 1. 二甲醚的性质与用途
二甲醚(DME)是一种无色气体,具有轻微的醚香味,室温下的蒸气压力约为0.5 MPa,它与液化石油气的物理性质很相似。二甲醚具有惰性、无腐蚀性、无致癌性、几乎无毒。与二乙醚不同,二甲醚在空气中长期曝露不会形成过氧化物。二甲醚的饱和蒸气压低于液化气,储存运输比液化石油气更安全,并且燃烧性能好,热效率高,燃烧过程中无残渣、无黑烟,CO、NO排量低,二甲醚还可掺入石油液化气、煤气或天然气混烧并能提高热量,≥95%二甲醚可直接作为替代液化气的燃料使用。所以,它将可能是取代液化气的一种理想的清洁燃料。此外,二甲醚还可用做化工原料,主要用于制造喷雾油漆、杀虫剂、空气清香剂、发胶、防锈剂和润滑剂等。
2.国内外二甲醚研发进展
二甲醚的生产方法最早是由高压甲醇生产中的副产品精馏后制得,随着低压合成甲醇技术的广泛应用,副反应大大减少,二甲醚的工业生产技术很快发展到甲醇脱水或合成气直接合成工艺。甲醇脱水法包括液相甲醇法和气相甲醇法,前者的反应在液相中进行,甲醇经浓硫酸脱水而制得,但因该法存在装置规模小、设备易腐蚀、环境污染、操作条件恶劣等问题,逐步被淘汰。近年来,二甲醚的需求量增长较大,各国又相继开发投资省、操作条件好、无污染的新工艺,主要包括二步法和一步法。
二步法先由合成气制取甲醇,然后将甲醇在催化剂下脱水制取二甲醚。以前主要采用硫酸作催化剂,现在大多采用由γ-Al2O3/SiO2制成的ZSM-5分子筛作催化剂,性能优良,选择性好,故能制备出高纯的二甲醚,还能避免污染。
一步法由合成气直接制取二甲醚,包括合成气进入反应器内同时完成甲醇合成与甲醇脱水两个反应和水-煤气变换反应,产物为甲醇与二甲醚的混合物,混合物经蒸馏分离得二甲醚,未反应的甲醇返回反应器。一步法多采用双功能催化剂,一般由两类催化剂混合而成,其中一类为合成甲醇催化剂,另一类为甲醇脱水催化剂。合成甲醇催化剂包括Cu-Zn-Al(O)基催化剂,如BASF、S3-85和I-CI-512等。甲醇脱水催化剂有氧化铝、多孔SiO2-Al2O3、Y型分子筛、ZSM-5分子筛、丝光沸石等。一步法根据反应器类型分为固定床和浆态床两种。
一步法制二甲醚的反应可分为以下几步:
CO+H2—>CH3OH -ΔH=90.7kJ/mol (1)
2CH3OH—>CH3OCH3+H2O -ΔH=23.5kJ/mol (2)
CO+H2O—>CO2+H2 -ΔH=41.2kJ/mol (3)
总反应式:3CO+3H2—>CH3OCH3+CO2 -ΔH=246.1kJ/mol (4)
一步法与二步法相比较,各有优势。一步法中CO的转化率远高于二步法,但在一步法中,由于三个反应必须同时发生,且三个反应均为放热反应,这就要求所用的催化剂有很好的耐热性,在高温下具有高选择性。一步法生产的二甲醚一般用作醇醚燃料,若想生产高纯度,还需进一步分离提纯。二步法的转化率虽然不如一步法高,但是它具有生产工艺成熟,装置适应性广,后处理简单等特点,既可直接建在甲醇生产厂,也可建在其它公用设施好的非甲醇生产厂。与一步法相比,二步法合成流程稍长,但两类催化剂装在不同反应器,互不干扰。从目前的技术发展趋势来看,一步法具有流程短、设备效率高、操作压力低和CO单程转化率高等特点,使得设备投资费用和操作费用大大减少,合成二甲醚的生产成本较两步法大幅度降低。因此,一步法经济上更加合理,市场上更具竞争力,总体上来说更具技术优势。
根据反应过程的相态和工艺特点来分,合成气一步法制二甲醚工艺主要有两相法和三相法之分。两相法又称气相法(GPDME),三相法又称液相法(LPDME)。气相法主要在固定床反应器中进行,合成气在固体催化剂表面进行反应,如果使用富碳合成气,则催化剂表面会很快结炭而失活,因此气相法只能使用富氢合成气(H2/CO远大于2),并在低转化率情况下操作(未反应的合成气大量循环)。气相法主要技术工艺有丹麦托普索公司的TIGAS法和日本三菱重工业公司与COSMO石油公司联合开发的ASMTG法。液相法主要在浆态反应器中进行,CO、H2和二甲醚为气相,惰性溶剂为液相,悬浮于溶剂中的催化剂细粉为固相。由于液相的热容大,因此液相法很容易实现恒温操作,而且催化剂颗粒表面为溶剂所包围,结炭现象大为缓解,因此可使用富碳合成气为原料。目前,中国清华大学、美国空气化学品公司和日本的NKK公司均正在致力于开发用浆态反应器由合成气一步法合成二甲醚的产业化技术,并且于上世纪末本世纪初分别进行了中试,为大规模的二甲醚生产奠定了基础。
目前国内二甲醚技术研发单位主要有山东久泰化工科技股份有限公司、清华大学化工系、兰化公司研究院、浙江大学、杭州大学催化研究所、中科院大连化物所、太原理工大学、华东理工大学化工学院、化工部西南化工研究院等。
山东久泰化工科技股份有限公司李继进、李奇父子,长期致力于能源化工研究,积极攻关二甲醚技术,经过反复实验研究,在2001年开发出一种低成本、高效率的二甲醚生产方法,即“液相法复合酸脱水催化生产二甲醚”,并申请了中国专利。2002年7月,山东省科技厅组织专家对该项目进行鉴定,认为该项生产技术达到国际领先水平,解决了生产二甲醚过程中的世界性难题。在2004年5月国家知识产权局举办的中国国际专利与名牌博览会上,该项专利技术获得金奖,山东久泰化工科技股份有限公司被评为“中国专利十佳企业”。
清华大学化工系在金涌院士的主持下,开发出浆态床一步法合成二甲醚技术,小试已通过国家教委组织的技术鉴定,已达到具有国际先进水平。2003年清华大学与重庆英力燃化有限公司联合投资2000万元建设3000t/a二甲醚中试装置,于2004年4月底投入运行,并产出合格二甲醚产品。重庆英力燃化有限公司将在此基础上,开展技术跟踪及相关配套产业化工作,并建设大规模工业化生产装置。
从反应结果来看,清华大学所开发的循环浆态床二甲醚生产技术结果明显优于美国空气产品公司的LPDMETM工艺和日本NKK公司的中试结果,CO单程转化率有了很大的提高。同时,反应过程中还副产中压蒸汽(2.0MPa),能量利用率高。LPDMETM工艺中使用的催化剂对水很敏感,因而只能利用低H2/CO摩尔比的合成气联产甲醇和二甲醚,无法提高DME的选择性。清华大学所开发的循环浆态床二甲醚生产工艺中采用自行开发的催化剂,二甲醚选择性达到94%以上,并且在试车运行过程中未见明显的催化剂失活现象,表明此催化剂具有较好的稳定性。
但一步法制二甲醚时,生成一分子二甲醚就会产生一分子CO2,即在生产过程中有三分之一的CO被生成了CO2,不仅增加了原料气消耗,CO2的排放从环保角度考虑是不希望的,从资源保护上看也是一种浪费。
由化学反应式可知,在制二甲醚过程中理论上H2和CO的摩尔比为1:1,而一般方法制气,如以煤为原料的固定床空气气化所制的煤气、以天然气为原料采用蒸汽转化或纯氧制气所得的煤气,都达不到这一要求。为此将CO2回收利用就具有重要意义。
CO2加氢直接合成DME工艺作为合成DME的一种新路径正处于探索阶段。CO2是地球上最丰富的碳资源,由它引起的温室效应已给人类生态平衡带来了巨大的损失。因此,以CO2为原料合成各种化学品来实现CO2的循环利用已引起各国研究者的兴趣。由于CO2加氢制甲醇受到热力学平衡的限制,使人们开始关注CO2加氢直接制DME。这样就可打破CO2加氢制甲醇的热力学平衡,提高CO2的转化率。我国大连化学物理研究所这方面也作了大量工作,目前正准备建工业示范装置,利用CO2与H2反应制甲醇及二甲醚,国内外科研人员都进行了大量工作,取得了一些成果,但CO2转化率只有14~29%,二甲醚的选择率也只有50%左右,因此,此项技术有待于进一步提高。
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废硫酸和硫酸废水除具有酸性外,还含有大量的杂质。根据废酸、废水组成和治理目标的差异,目前国内外采用的治理方法大致可分为3大类:回收再用、综合利用和中和处理。
1 废硫酸的回收再用
废硫酸中硫酸浓度较高,可经处理后回收再用。处理主要是去除废硫酸中的杂质,同时对硫酸增浓。处理方法有浓缩法、氧化法、萃取法和结晶法等。
1.1 浓缩法
该法是在加热浓缩废稀硫酸的过程中,使其中的有机物发生氧化、聚合等反应,转变为深色胶状物或悬浮物后过滤除去,从而达到去除杂质、浓缩稀硫酸的双重目的。这类方法应用较广泛,技术较成熟。在普遍应用高温浓缩法的基础上又发展了较为先进的低温浓缩法,下面分别加以介绍。
1.1.1 高温浓缩法
淄博化工厂三氯乙醛生产过程中有废硫酸产生,其中H2SO4质量分数为65%~75%、三氯乙醛质量分数为1%~3%、其它有机杂质的质量分数为1%。该厂将其沉淀过滤后,用煤直接加热蒸馏,回收的浓硫酸无色透明,H2SO4质量分数大于95%,无三氯乙醛检出,而沉淀物经碱解、蒸馏和过滤后可回收氯仿。该厂废硫酸处理量为4000t/a,回收硫酸创利润55万元/a〔1〕。
日本木村-大同化工机械公司的废硫酸浓缩法是用搪玻璃管升膜蒸发和分段真空蒸发相结合,将废硫酸中H2SO4的质量分数从10%~40%浓缩到95%,其工艺可分为3段,前两段采用不透性石墨管加热器蒸发浓缩,后一段采用搪玻璃管升膜蒸发器浓缩,在每一段中H2SO4质量分数渐次升高,分别达到60%、80%和95%。加热过程采用高温热载体,温度为150~220℃,可将有机物转变为不溶性物质,然后过滤除去,该工艺以2t/h的规模进行中试,5a运转良好。该工艺适应能力很强,可用于含多种有机杂质的废硫酸的处理〔2〕。
1.1.2 低温浓缩法
高温浓缩法的缺点在于:硫酸的强腐蚀性和酸雾对设备和操作人员的危害很大,实际操作非常麻烦。因此,近年来开发出了一种改进的浓缩法,称为汽液分离型非挥发性溶液浓缩法(简称WCG法)〔3〕。
WCG法的原理和工艺如下:将废稀硫酸由储槽用耐酸泵打入循环浓缩塔浓缩,然后经换热器加热后进入造雾器和扩散器强迫雾化并进一步强迫汽化,分离后的气体经高度除雾后进入气体净化器,净化后排放。分离后的酸液再度回到循环浓缩塔,经反复循环浓缩蒸馏,达到浓度要求后,用泵打入浓硫酸储罐。浓硫酸可作为生产原料再利用。其工艺流程见图1。
WCG法浓缩装置主要由换热器、循环浓缩塔和引风机组成。换热器材质为石墨,浓缩塔材质为复合聚丙烯,泵及引风机均为耐酸设备。
该法与高温浓缩法相比,蒸发温度低(50~60℃),蒸汽消耗量少,费用低(浓缩每吨稀硫酸耗电和蒸汽的费用约为30~60元)。上海染化五厂生产分散深蓝H-GL产生的稀硫酸(H2SO4质量分数为20%),上海染化八厂、武汉染料厂、济宁染料厂生产染料中间体产生的稀硫酸,采用WCG法浓缩,都取得了明显的效果。
用WCG法浓缩稀硫酸应注意以下几点:
(1)在浓缩过程中若有固体物析出,会影响传热效果和废酸的分离;
(2)该装置非密闭,废酸中若有挥发性物质,会影响工作环境;
(3)装置的主体材料为复合聚丙烯,工作温度受主体材料的限制,不能超过80℃;
(4)该法仅适用于H2SO4质量分数小于60%的稀硫酸。
1.2 氧化法
该法应用已久,原理是用氧化剂在适当的条件下将废硫酸中的有机杂质氧化分解,使其转变为二氧化碳、水、氮的氧化物等从硫酸中分离出去,从而使废硫酸净化回收。常用的氧化剂有过氧化氢、硝酸、高氯酸、次氯酸、硝酸盐、臭氧等。每种氧化剂都有其优点和局限性。
天津染料八厂采用硝酸为氧化剂对蒽醌硝化废酸进行氧化处理〔2,4〕,其操作过程为:将废酸稀释至H2SO4质量分数为30%,使所含的二硝基蒽醌最大限度地析出,经过滤槽真空抽滤后废酸进入升膜列管式蒸发器,在112℃、88.1kPa条件下浓缩,在旋液分离器中分离水蒸气和酸(此时H2SO4质量分数约为70%),废酸再流入铸铁浓缩釜(280~310℃,真空度为6.67~13.34kPa),用喷射泵带出水蒸气,使H2SO4质量分数达到93%,然后流入搪瓷氧化缸,加入浓硝酸(HNO3质量分数为65%)进行氧化处理,至硫酸呈浅黄色。反应中产生的一氧化氮气体用碱液吸收。
硫酸在高浓度(H2SO4质量分数为97%~98%)和高温条件下也具有较强的氧化性,它可以将有机物较为彻底地氧化掉。例如处理苯绕蒽酮废酸、分散蓝废酸及分散黄废酸时,将废酸加热至320~330℃,把有机物氧化掉,部分硫酸被还原成二氧化硫。这种方法由于硫酸浓度和温度太高,有大量的酸雾产生,会造成环境污染,同时还要消耗一定量的硫酸,使硫酸收率降低,因此其应用受到很大限制。
1.3 萃取法
萃取法是用有机溶剂与废硫酸充分接触,使废酸中的杂质转移到溶剂中来。对于萃取剂的要求是:
(1)对于硫酸是惰性的,不与硫酸起化学反应也不溶于硫酸;
(2)废酸中的杂质在萃取剂和硫酸中有很高的分配系数;
(3)价格便宜,容易得到;
(4)容易和杂质分离,反萃时损失小。
常见的萃取剂有苯类(甲苯、硝基苯、氯苯)、酚类(杂酚油、粗二苯酚)、卤化烃类(三氯乙烷、二氯乙烷)、异丙醚和N-503等。
大连染料八厂用氯苯对含二硝基氯苯和对硝基氯苯的废硫酸进行一级萃取,使废水中的有机物含量由30000~50000 mg/L下降到200~250mg/L〔2〕。济南钢铁厂焦化分厂用廉价的C-I萃取剂和P-I吸附剂处理该厂的再生硫酸也得到了良好的效果〔5〕。该工艺是将再生硫酸经C-I萃取剂萃取分离后再依次用P-I吸附剂和活性炭吸附处理得到纯净的再生硫酸。为防止腐蚀,萃取罐和吸附罐用铅作内衬。该厂废硫酸处理量为500t/a,回收硫酸250t,价值7.5万元。
与其它方法相比,萃取法的技术要求较高,萃取剂要同时满足上述4项要求并不容易,而且运行费用也较高。
1.4 结晶法
当废硫酸中含有大量的有机或无机杂质时,根据其特性可考虑选择结晶沉淀的方法除去杂质。
如南京轧钢厂酰洗工序排放的废硫酸中含有大量的硫酸亚铁,可采用浓缩-结晶-过滤的工艺来处理〔6〕。经过滤除去硫酸亚铁后的酸液可返回钢材酸洗工序继续使用。
重庆某化工厂将H2SO4质量分数为17%的钛白废酸在常压下浓缩、析出的结晶熟化后过滤,滤渣经打浆及洗涤后即为回收的硫酸亚铁。滤液再在93.4kPa真空度下浓缩结晶过滤,可得到H2SO4质量分数为80%~85%的浓硫酸,第二次过滤的滤渣也转至打浆工序回收硫酸亚铁〔7〕。
2 废硫酸及含硫酸废水的综合利用
从生产中排出的废硫酸或含硫酸废水,如果在原工序中已无法再直接使用,可以考虑用于对硫酸质量要求不高的其它生产工序中,这样既节约资源,又减少废酸的排放量。另外,一些以硫酸为原料的生产工艺,若对硫酸中的杂质要求不严,也可直接用废硫酸或将废硫酸稍加处理后用作原料。
例如Belenkov.D.A利用硫酸厂含砷5.2g/L的废酸液,分别加入8.78g/L Cr2O3、3.26g/L ZnO、3.00g/L CuCO3制成木材防腐液,该溶液的pH为1.7,松材经该液浸泡后能有效地防止霉菌的生长〔8〕。匈牙利Toth、Andras等人尝试用炼油厂的硫酸废水与褐煤飞灰混合反应,再加入水后与卜兰特水泥混合,生产具有高强度的混凝土,可用于铺路及建筑行业〔9〕。
Shimko,I.G.利用含硫酸的废气洗涤水与粘胶纤维厂排放的含Al(OH)3的污泥反应,生产Al2(SO4)3,用作水处理的混凝剂。该法中硫酸铝的回收率为85%~95%〔10〕。温州染化总厂利用明矾矿渣与废硫酸为原料,生产工业级硫酸铝,其工艺流程见图2〔11〕。
此外,许多硫酸盐工业品也可用废硫酸或硫酸废水进行生产。如印度的Mokanty、Bibhupada等人利用洗涤剂厂的含硫酸废水在反应塔中与铜粒和铜屑反应,溶液经结晶过滤后可制得硫酸铜晶体〔12〕。
济宁第二化工厂利用废硫酸(H2SO4质量分数为20%)与菱锰矿或软锰矿反应制取工业级硫酸锰,其工艺流程如下:菱锰矿或软锰矿与废硫酸混合进行酸解,将酸解后的料液压滤。滤渣经打浆和压滤后以废渣的形式排放,洗液返回酸解工序。滤液经去除杂质、过滤、蒸发结晶、离心分离和干燥后即制得产品硫酸锰〔13〕。
用氨中和废硫酸可制取硫酸铵肥料。废酸中的有机杂质一般在制得硫酸铵后除去,脱除杂质的方法主要有萃取法、氧化法、盐析法、凝聚法和离子交换法等。
3 废硫酸及含硫酸废水的中和处理
对于硫酸浓度很低,水量较大的废水,由于回收硫酸的价值不高,也难以进行综合利用,可用石灰或废碱进行中和,使其达到排放标准或有利于后续的处理。
以上海硫酸厂为例,该厂每天排放3600t含硫酸的废水,pH为2.6,其中还含有少量的砷、氟等。该厂用电石泥(主要成分为Ca(OH)2)进行中和,以聚丙烯酰胺为混凝剂,以Rs为氧化剂,采用中和-混凝沉淀-氧化工艺治理该废水,既中和了酸,又去除了氟、砷等,出水达到排放标准〔14〕。
4 结束语
除上述几种常用方法外,废硫酸及含硫酸废水的处理还有电解法、冷冻法、热解法、渗析法、气提法等〔16~19〕,但在我国,浓缩回收法及中和处理法目前仍是应用最广的方法。在生产中,应根据废硫酸或含硫酸废水的浓度、所含杂质的组成来选择回收或处理方法。特别是对精细化工行业产生的废硫酸或硫酸废水来说,由于所含的有机杂质成分极为复杂,硫酸的浓度变化很大,而处理量不大,这就更要注意根据具体情况选择投资较小、收效较大的方法。
参考资料需要用百度快照来看
也称过氧硫酸,又名卡罗酸
化学式:H2SO5(也可写成SO3·H2O2)
分子量:114.07
性质:当H2SO4与H2O2混合,生成过氧单硫酸(H2SO5)可以看成是H2O2中一个氢原子被磺基–SO3H 取代的产物,即HOO–与–SO3H结合。无色吸水性晶体。熔点45*C,加热爆炸分解 。溶于硫酸、磷酸、冰醋酸。因含有过氧根而具有强氧化性,与芳香化合物(如苯、酚、苯胺)相混爆炸。在水中缓慢水解为硫酸与过氧化氢。它是一元强酸,其盐类反而不稳定。
这些基团可以与光刻胶中的碳高分子链反应,最终生成CO和CO2 。采用现有的piranha流程,为了使反应充分进行并得到合适的去胶速率,需要将溶液加热到150℃。不幸的是,灰化时离子轰击光刻胶造成了去氢的非晶碳层,该层与OH–和HSO4–反应基之间的反应很弱。
纯过一硫酸也叫高浓度矾氧混化剂VF,由三氧化硫固体与100%的无水过氧化氢反应制得,酸性、氧化性都比硝酸强,与金反应很剧烈。
性质:又称过硫酸,白色晶体。熔点60℃(分解)。易吸湿。在室温慢慢地分解,放出氧气。酸及其盐的水溶液全是强氧化剂,能氧化氯、溴、碘离子为单质,将铁(II)氧化为铁(III),锰(II)氧化为二氧化锰,氨转化为氮,苯胺转化为苯胺黑等等。电解酸式硫酸钾得过二硫酸钾,再将该钾盐转化为钡盐后与硫酸作用得稀过二硫酸溶液。由氯磺酸与过氧化氢作用可得固体过二硫酸。常用作强氧化剂。
南京化学工业集团有限公司的前身是近代著名爱国实业家范旭东先生创办的永利化学工业公司铔厂,该厂始建于1934年,是中国最早的化工基地之一。是国内无机化工、有机化工、精细化工的生产基地。主要产品有三大系列:以煤、盐、硫磺为原料的合成氨、硫酸、硝酸、硝酸铵、纯碱、烧碱、高浓度硫基复合肥等无机化工和化肥产品。
基本介绍公司名称 :南京化学工业公司 成立时间 :1934年 经营范围 :化工产品 员工数 :现有职工2500余人 前身 :永利化学工业公司铔厂 简介,规模,产品研发, 简介 南化现有职工3万余人,其中各类专业技术、管理人员15000人,净资产12.1亿元。南化已发展成为生产经营化肥、无机化工原料、有机化工原料、催化剂、化工机械、化工建材、化工纤维等7大类200多个化工产品并从事化工工程的科研、设计、制造、施工和安装的特大型化工联合企业。南化“红三角”商标是江苏省著名商标。南化曾获“全国先进企业”、“全国五·一劳动奖状”、“国家二级企业”、“全国企业管理优秀奖(金马奖)”、“中国工业技术开发实力百强”等二十多项国家级荣誉。南化集团有限公司是全国硫酸、磷肥、催化剂设计科研中心,在硫酸生产技术研究、催化剂研究、化工原料气体净化技术、氮和甲醇反应器等研究领域,一直保持全国领先的地位。1993年9月被国家经贸委等部门确定为首批40家国际级企业技术中心之一。40多年来,共取得400多项重大科技成果,其中8项获国家发明奖。南化具有化工、石化、建筑、工程总承包和工程建设监理5项甲级设计资质,所承担的多项工程设计获国家科技进步奖、国家金质奖、国家银质奖。南化在化工、石油、机械、电子等方面取得国家一级安装企业资格,所承建的工程曾获得国家优质工程银质奖、国家重大技术装备成果一等证书、全国建筑最高荣誉鲁班奖。南化是国内重要的压力容器和石化关键设备制造单位及机电产品出口基地,为全国首批拥有美国机械工程师学会(ASME)总部颁发的压力容器设计制造授权证书和U、U2、S钢印的企业,重大技术装备制作的获奖等次和数量在全国同行业中名列前茅。南化坚持实施名牌战略,曾获国家优质产品金牌9枚,银牌15枚以及中国质量万里行光荣榜等荣誉。获得江苏省名牌产品的工业甲醇、结晶硝铵、普钙;合成氨用催化剂、纯碱均在国内市场占有一定的份额。 以苯为原料的苯胺、硝基苯、环己酮、己内酰胺、氯化苯、硝基氯苯等有机化工产品;以橡胶助剂为主体的RT、防老剂等精细化工产品以及油田化学品。 南化公司还是国内石油化工、精细化工科研、设备制造基地。有以气体净化、铜系催化剂研发为主的化工研究院;有以石油化工压力容器制造为主,作为中国石化大型非标设备制造基地的化工机械厂。 南化公司按照中国石化集团公司提出的“建设世界一流能源化工公司”的战略发展目标,将在“十二五”期间“建成中国石化特色化工生产基地、大型非标设备制造基地、新型化工研发基地”,实现差异化发展,实现绿色低碳发展,实现建设一流南化的宏伟蓝图! 南京化学工业有限公司 创建于1934年,在1998年国家重大产业重组中成为中国石化集团成员单位,其所属化工机械厂(简称南化机)是 我国第一台高压容器的"故乡 ",是原化学工业部制造化肥、化工、石油化工等大型装置的专业化生产企业。多年来,为我国化肥、化工、石油化工事业的发展和大型装置的国产化作出了巨大贡献。现又被中国石化集团公司确认为重大装备国产化制造基地、检修服务基地和石油化工机械出口基地。 南京化学工业公司 规模 南化机现有职工2500余人,其中各类工程技术人员和管理人员600多名。有国家级突出贡献的中青年专家1名(教授级高工),省级突出贡献的中青年专家2名,享受 *** 特殊津贴的专家8名。工厂拥有三类压力容器设计、制造许可证,国家B级余热锅炉制造许可证,ASME授权设计、制造许可证及U、U2和S钢印,ISO9001质量体系认证证书等。工厂占地面积47万平方米,工业建筑面积17万平方米。现有金属切削、成型、焊接、热处理及无损检测等主要设备近800台(套)。 产品研发 南化机一直致力于大型化肥、化工、石油化工、精细化工以及化纤、聚酯设备的国产化工作,并取得了丰硕的成果,为国家化肥、石油化工、化纤等重大技术装备国产化的研制作出了卓越的贡献,多次受到国家的嘉奖,有许多项产品填补了国内空白。南化机在不断强化自身改造和技术进步,追踪国际先进水平、挖潜,紧紧抓住国内市场的同时,积极参与国际合作和竞争,先后与日本东洋、三菱重工、三井造船,义大利斯那姆工程公司,德国伍德、鲁奇、TGE公司,韩国现代,美国通用电器、杜邦、EXXON等公司和厂商合作,完成了一批批高质量、高水平、严要求的设备设计、制造任务,产品出口到欧洲、印度和东南亚许多国家和地区,并从中消化吸收了许多先进技术和管理经验,为南化机的技术创新和大型石化装置的国产化奠定了坚实的基础。 南化公司曾于1951年研制成功硫酸生产用钒催化剂,并以此为起点,逐步建成了能生产多品种、多系列产品的中国第一个催化剂厂。1956年成功地试制出中国第一台高压容器和第一台大型硫铁矿沸腾焙烧炉,并首创用白煤代替焦炭制合成氨原料气。60年代,建成了中国第一个尿素中间试验车间,磷酸铵、硝酸磷肥也先后中试成功,为发展高效复合肥料奠定了技术基础。70年代以来,取得了较大的开发成果,如喷浆沸腾成球工艺制球型钒催化剂等荣获国家发明奖,低镍甲烷催化剂等填补了国家空白,1983年成功制造了直径2.8m的尿素合成塔)。南化公司自成立以来,还为全国近百家企业、部门培养和输送了技术、管理人员和熟练技术工人近万名,承担了数项国外的工程任务。